[发明专利]一种自搅拌管式溶出反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿法冶金溶出反应器，特别涉及一种自搅拌管式溶出反应器。

背景技术

矿物溶出是冶金和化工过程中最普遍和最基本的单元过程，随着国民经济的快速发展，低品位复杂矿的利用变得越来越重要，为了提高低品位复杂矿中有价金属的有效溶出，加压溶出日益受到工业界和学术界的关注。溶出反应器是加压溶出过程的核心设备，由于加压溶出的过程条件苛刻，如多为高压下强酸、强碱环境，且涉及液/固或气/液/固的多相反应体系，同时，设备结疤是湿法冶金反应器普遍存在的难题，因此，如何强化溶出反应器的传热传质、减少结疤及降低能耗是加压溶出反应器的发展方向。

目前已有的管式反应器主要分两大类，一是冶金、石化工业常见的传统管式反应器，这类管式反应器结构相对简单，多为单管或套管型式，可满足基本化工反应的需求，应用普遍，但是为保证反应器内多相流介质的高度湍流通常需要提供较大的动力源，能耗大。第二类是在传统管式反应器基础上的改进，如张廷安等提出的“内环流叠管式溶出反应器”（申请号为200510047338.3的专利申请）中提出一种带搅拌装置的内环流叠管式搅拌溶出反应器，主要用于铝土矿等矿物溶出过程，该反应器主要通过电机驱动，带动搅拌轴及轴上桨叶转动，形成介质的湍流流动；缺点是：电机驱动搅拌轴，耗费能大，且反应器端部密封困难，特别是在高压溶出过程，容易泄漏。谭定忠等提出了“无动力管道搅拌器”（申请号为201110327208.0的专利申请），该反应器包括驱动段筒体和混合段筒体，同时叶片通过叶片轮盘安装在筒体里，不需动力驱动元件实现动态混合；其缺点是流体介质在筒体两端轴向进出，从流体力学角度讲不利于驱动叶轮的转动以及多相流介质的混合，同时，筒体内构件较多，当介质体系含固相时，会造成构件磨损和堵塞，该搅拌器仅用于液体介质的混合（见谭定忠专利原文“将两种以上液体搅拌混合均匀”）,因此不适用于固-液或气-液-固等体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自搅拌管式溶出反应器，通过多相流流体以切向方式流入溶出反应器，以及在搅拌轴上增加驱动涡轮，通过流体驱动搅拌器，进而带动框式柔性搅拌器旋转在促进介质混合的同时可抑制结疤。

本发明的自搅拌管式溶出反应器包括反应器筒体、进口通道、出口通道、涡轮装置、搅拌轴和框式柔性搅拌器；所述的反应器筒体由筒壁和两个端板构成；所述的框式柔性搅拌器位于进口通道和出口通道之间，由轴套、框式搅拌桨叶和柔性刮板组成；框式搅拌桨叶固定在轴套上，框式搅拌桨叶的外端固定有柔性刮板，并且柔性刮板与筒壁接触；轴套套在搅拌轴上，搅拌轴的两端装配在反应器筒体的两个端板上，搅拌轴上还固定有涡轮装置；进口通道和出口通道设在筒壁的两侧，其中涡轮装置与进口通道相对。

上述装置中，涡轮装置由两个轮盘与其间的驱动涡轮组成，涡轮装置套在搅拌轴上。

上述装置中，轮盘与筒壁之间的距离为筒壁直径的1/5~1/8。

上述装置中，进口通道的轴线与反应器筒体的轴线垂直，并且进口通道的轴线与反应器筒体的轴线之间的距离为反应器筒体直径的3/4~3/5。

上述装置中，进口通道的直径为反应器筒体直径的1/12~1/8。

上述装置中，框式柔性搅拌器上设有2~4个框式搅拌桨叶，每个框式搅拌桨叶上分别固定一个柔性刮板。

上述装置中，柔性刮板的材质选用硅橡胶、橡胶或钢丝刷；柔性刮板的宽度为筒壁直径的1/15~1/10。

上述装置中，反应器筒体的直径在100~1000mm。

上述装置中，框式搅拌桨叶与柔性刮板之间用螺栓或铆钉连接固定。

本发明的自搅拌管式溶出反应器的工作过程为：多相流介质通过进口通道沿管切线方向进入自搅拌管式溶出反应器，带动驱动涡轮旋转，进而带动搅拌轴和框式柔性搅拌器随之旋转，多相流介质在此作用下湍流流动，直至从出口通道流出；在此过程中，起驱动作用的驱动涡轮为后弯叶圆盘驱动涡轮，安装在正对进口通道位置；框式柔性搅拌器的柔性刮板持续刮擦管壁，抑制结疤生成；框式柔性搅拌器可以增加多相流在流动过程中的湍流程度，可强化固-液、气-液-固、液-液等多相反应过程、相间传质和传热过程；且在整个搅拌过程依靠多相流介质原有的压力能，不需外加能量。